新多工位级进模的设计基础知识 02.docx

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新多工位级进模的设计基础知识02

多工位级进模的设计（基础知识）02

4.2  凹模

多工位级进模凹模的设计与制造较凸模更为复杂和困难。

凹模的结构常用的类型有整体

式、拼块式和嵌块式。

整体式凹模由于受到模具制造精度和制造方法的限制已不适用于多工

位级进模。

　1．嵌块式凹模

　　图6.4.6所示是嵌块式凹模。

嵌块式凹模的特点是：

嵌块套外形做成圆形，且可选用标准的嵌块，加工出型孔。

嵌块损坏后可迅速更换备件。

嵌块固定板安装孔的加工常使用坐标镗床和坐标磨床。

当嵌块工作型孔为非圆孔，由于固定部分为圆形必须考虑防转。

图6.4.7为常用的凹模嵌块结构。

a图为整体式嵌块，b图为异形孔时，因不能磨削型孔和漏料孔而将它分成两块（其分割方向取决于孔的形状），要考虑到其拼接缝要对冲裁有利和便于磨削加工，镶入固定板后用键使其定位。

这种方法也适用于异形孔的导套。

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在设计排样时，不仅要考虑嵌块布置的位置还应考虑嵌块的大小，以及与凹模嵌块相对应的凸模、卸料嵌套等。

如图6.4.8所示。

　2．拼块式凹模

　　拼块式凹模的组合形式因采用的加工方法不同而分为两种结构。

当采用放电加工的拼块拼装的凹模，结构多采用并列组合式；若将凹模型孔轮廓分割后进行成形磨削加工，然后将磨削后的拼块装在所需的垫板上，再镶入凹模框并以螺栓固定，则此结构为成形磨削拼装组合凹

模。

图6.4.9为图6.2.2所示弯曲零件采用并列组合凹模的结构示意图，图中省略了其他零部

件。

拼块的型孔制造用电加工完成，加工好的拼块安装在垫板上并与下模座固定。

图6.4.10

为该零件采用磨削拼装的凹模结构，拼块用螺钉，销钉固定在垫板上，镶入模框并装在凹模

座上。

圆形或简单形状型孔可采用圆凹模嵌套。

当某拼块因磨损需要修正时，只需要更换该

拼块就能继续使用。

　　磨削拼装组合的凹模，由于拼块全部经过磨削和研磨，拼块有较高的精度。

在组装时为确保相互有关联的尺寸，可对需配合面增加研磨工序，对易损件可制作备件。

　　关于分块原则和拼块的设计见2.9。

拼块凹模的固定主要有以下三种形式

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a）嵌块在排样中的布置b）零件图c）凸模、卸料嵌套、凹模嵌块相互位置

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（1）平面固定式

　　平面固定是将凹模各拼块按正确的位置镶拼在固定板平面上，分别用定位销（或定位键）和螺钉，定位和固定在垫板或下模座上,如6.4.11所示。

该形式适用于较大的拼块凹模，且按分段固定的方法。

（2）嵌槽固定式

　　嵌槽固定是将拼块凹模直接嵌入固定板的通槽中，固定板上凹槽深度不小于拼块厚度的2/3各拼块不用定位销，而在嵌槽两端用键或楔定位及螺钉固定，如6.4.12所示。

　（3）框孔固定式

　　框孔固定式有整体框孔和组合框孔两种，如6.4.13所示。

整体框孔固定凹模拼块时，拼块和框孔的配合应根据胀形力的大小来选用配合的过盈量。

组合框孔固定凹模拼块时，模具的维护，装拆较方便。

当拼块承受的胀形力较大时，应考虑组合框连接的刚度和强度。

4.3  带料的导正定位

在精密级进模中不采用定位钉定位，因定位钉有碍自动送料且定位精度低。

设计时常使用导正销与侧刃配合定位的方法，侧刃作定距和初定位,导正销作为精定位。

此时侧刃长度应大于步距0.05~0.1mm，以便导正销导入孔时条料略向后退。

在自动冲压时也可不用侧刃，条料的定位与送料进距控制靠导料板、导正销和送料机构来实现。

　　在设计模具时，作为精定位的导正孔，应安排在排样图中的第一工位冲出，导正销设置在紧随冲导正孔的第二工位，第三工位可设置检测条料送进步距的误差检测凸模，如6.4.14所

示。

　　图6.4.15是导正过程示意图。

虽然多工位级进冲压采用了自动送料装置，但送料装置可出现±0.02㎜左右的送进误差。

由于送料的连续动作将造成自动调整失准，形成误差积累。

图6.4.15a出现正误差（多送了c），图b为导正销导入材料使材料向F`方向退回的示意图。

导正销的设计要考虑如下因素。

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1．导正销与导正孔的关系

　　导正销导入材料时，即要保证材料的定位精度，又要保证导正销能顺利地插入导正孔。

配合间隙大，定位精度低；配合间隙过小，导正销磨损加剧并形成不规则形状，从而又影响定位精度。

2．导正销的突出量

   导正销的前端部分应突出于卸料板的下平面，如图6.4.16b所示。

突出量х的取值范围为0.6t<ⅹ<1.5t。

薄料取较大的值，厚料取较小的值，当t=2mm以上时，ⅹ=0.6t

3．导正销的头部形状

　　导正销的头部形状从工作要求来看分为引导和导正部分，根据几何形状可分为圆弧和圆锥头部。

图6.4.17a为常见的圆弧头部，图6.4.17b为圆锥头部。

　4．导正销的固定方式

　　图6.4.18所示为导正销的固定方式，图a为导正销固定在固定板或卸料板下，图b为导正销固定在凸模上。

　　导正销在一副模具中多处使用时，其突出长度x、直径尺寸和头部形状必须保持一致，以使所有的导正销承受基本相等的载荷。

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4.4  带料的导向和托料装置

多工位级进模依靠送料装置的机械动作,把带料按设计的进距尺寸送进来实现自动冲压.由于带料经过冲裁，弯曲，拉深等变形后,在条料厚度方向上会有不同高度的弯曲和突起,为了顺利送进带料，必须将已被成形的带料托起，使突起和弯曲的部位离开凹模洞壁并略高于凹模工作表面。

这种使带料托起的特殊结构叫浮动托料装置。

该装置往往和带料的导向零件共同使

用。

　1．浮动托料装置

　　图6.4.19所示，是常用托料装置，结构有托料钉，托料管和托料块三种。

托起的高度一般应使条料最低部位高出凹模表面1.5mm~2mm，同时应使被托起的条料上平面低于刚性卸料板下平面（2~3）t左右，这样才能使条料送进顺利。

托料钉的优点是可以根据托料具体情况布置，托料效果好，凡是托料力不大的情况都可采用压缩弹簧作托料力源。

托料钉通常用圆柱形，但也可用方形（在送料方向带有斜度）。

托料钉经常是成偶数使用，其正确位置应设置在条料上没有较大的孔和成形部位下方。

对于刚性差的条料应采用托料块托料，以免条料变形。

托料管设在有导正孔的位置进行托料，它与导正销配合（H7/h6），管孔起导正孔作用，适用于薄料。

　　这些形式的托料装置常与导料板组成托料导向装置。

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2．浮动托料导向装置

　　托料导向装置是具有托料和导料双重作用的模具部件，在级进模中应用广泛。

它分为托料导向钉和托料导轨两种。

（1）托料导向钉

　　托料导向钉如图6.4.20所示，在设计中最重要的是导向钉的结构设计和卸料板凹坑深度的确定。

图a是条料送进的工作位置，当送料结束，上模下行时，卸料板凹坑底面首先压缩导向钉，使条料与凹模面平齐并开始冲压。

当上模回升时，弹簧将托料导向钉推至最高位置，准备进行下一步的送料导向。

图b，c是常见的设计错误。

前者卸料板凹坑过深，造成带料被压入凹坑内；后者是卸料板凹坑过浅，使带料被向下挤入与托料钉配合的孔内。

因此，设计时必须注意尺寸的协调，其协调尺寸推荐值为：

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浮动高度:

h=材料向下成形的最大高度+（1.5~2）mm

　　尺寸D和d可根据条料宽度，厚度和模具的结构尺寸确定。

托料钉常选用合金工具钢，淬硬到58~62HRC，并与凹模孔成H7/h6配合。

托料钉的下端台阶可做成可拆式结构，在装拆面上加垫片可调整材料托起位置的高度，以保证送料平面与凹模平面平行。

（2）浮动托料导轨导向装置

　　图6.4.21为托料导轨式的结构图，它由4根浮动导销与2条导轨导板所组成，适用于薄料和要求较大托料范围的材料托起。

设计托料导轨导向时，应将导轨导板分为上下两件组合，当冲压出现故障时，拆下盖板可取出条料。

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4.5  卸料装置的设计

卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件。

它的作用除冲压开始前压紧带料，防止各凸模冲压时由于先后次序的不同或受力不均而引起带料窜动，并保证冲压结束后及时平稳的卸料外。

更重要的是卸料板将对各工位上的凸模（特别是细小凸模）在受侧向作用力时，起到精确导向和有效的保护作用。

卸料装置主要由卸料板，弹性元件，卸料螺钉和辅助导向零件所组成。

　1．卸料板的结构

　　多工位级进模的弹压卸料板，由于型孔多，形状复杂，为保证型孔的尺寸精度，位置精度和配合间隙，多采用分段拼装结构固定在一块刚度较大的基体上。

图6.4.22是由5个拼块组合而成的卸料板。

基体按基孔制配合关系开出通槽，两端的两块按位置精度的要求压入基体通槽后，分别用螺钉，销钉定位固定。

中间三块拼块经磨削加工后直接压入通槽内，仅用螺钉与基体连接。

安装位置尺寸采用对各分段的结合面进行研磨加工来调整，从而控制各型孔的尺寸精度和位置精度。

   2．卸料板的导向形式

　　由于卸料板有保护小凸模的作用，要求卸料板有很高的运动精度，为此要在卸料板与上模座之间增设辅助导向零件----小导柱和小导套，如图6.4.23所示。

当冲压的材料比较薄，且模具的精度要求较高，工位数又比较多时，应选用滚珠式导柱导套。

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3．卸料板的安装形式

　　卸料板采用卸料螺钉吊装在上模。

卸料螺钉应对称分布，工作长度要严格一致。

图6.4.24是多工位级进模使用的卸料螺钉。

外螺纹式：

轴长L的精度为±0.1mm，常使用在少工位普通级进模中；内螺纹式：

轴长精度为±0.02mm，通过磨削轴端面可使一组卸料螺钉工作长度保持一致；组合式：

由套管，螺栓和垫圈组合而成，它的轴长精度可控制在±0.01mm。

内螺纹和组合式还有一个很重要的特点，当冲裁凸模经过一定次数的刃磨后再进行刃磨时，对卸料螺钉工作段的长度必须磨去同样的量值，才能保证卸料板的压料面与冲裁凸模端面的相对位置。

而外螺纹式卸料螺钉工作段的长度刃磨较困难。

图6.4.25所示卸料板的安装形式是多工位级进模中常用的结构。

卸料板的压料力，卸料力都是由卸料板上面安装的均匀分布的弹簧受压而产生的。

由于卸料板与各凸模的配合间隙仅有0.005mm，所以安装卸料板比较麻烦，在不十分必要时，尽可能不把卸料板从凸模上卸下。

考虑到刃磨时既不把卸料板从凸模上取下，又要使卸料板低于凸模刃口端面便于刃磨。

采用把弹簧固定在上模内，并用螺塞限位的结构。

刃磨时只要旋出螺塞，弹簧即可取出，不受弹簧作用力作用的卸料板随之可以移动，露出凸模刃口端面，即可重磨刃口，同时更换弹簧也十分方

便。

卸料螺钉若采用套管组合式，修磨套管尺寸可调整卸料板相对凸模的位置，修磨垫片可调整卸料板使其达到理想的动态平行度（相对于上，下模）要求。

图6.4.25b）采用的是内螺纹式卸料螺钉，弹簧压力通过卸料螺钉传至卸料板。

　　为了在冲压料头和料尾时，使卸料板运动平稳，压料力平衡，可在卸料板的适当位置安装平衡钉，使卸料板运动的平衡。

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4.6 限位装置

级进模结构复杂，凸模较多，在存放，搬运，试模过程中，若凸模过多地进入凹模，容易损伤模具，为此在设计级进模时应考虑安装限位装置。

　　如图6.4.26所示，限位装置由限位柱与限位垫块，限位套组成。

在冲床上安装模具时把限位垫装上，此时模具处于闭合状态。

在冲床上固定好模具，取下限位垫块，模具即可工作，对安装模具十分方便。

从冲床上拆下模具前，将限位套放在限位柱上，模具处于开启状态，便于搬运和存放。

　　当模具的精度要求较高，且模具有较多的小凸模时，可在弹压卸料板和凸模固定板之间设计一限位垫板，能起到较准确控制凸模行程的限位作用。

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4.7       加工方向的转换机构

在级进弯曲或其它成形工序冲压时，往往需要从不同方向进行加工。

因此需将压力机滑块的垂直向下运动，转化成凸模（或凹模）向上或水平等不同方向的运动，实现不同方向的成形。

完成这种加工方向转换的装置通常采用斜楔滑块机构或杠杆机构，如图6.4.27所示。

图中a是通过上模压柱5打击斜楔1，由件1推动滑块2和凸模固定板3，转化为凸模4的向上运动，从而使成形件在凸模4和凹模之间局部成形（突包）。

这种结构由于成形方向向上，凹模板板面不需设计让位孔让开已成形部位，动作平稳，因此应用广泛。

图中b是利用杠杆摆动转化成凸模向上的直线运动，实现冲切或弯曲。

图中c是用摆块机构向上成形。

图中d是采用斜滑块机构进行加工。

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级进模中滑块的水平运动，多数是靠斜楔将压力机滑块的上下运动转换而来的。

在设计斜滑块机构时，应参考有关设计资料，根据楔块的受力状态和运动要求进行正确的设计，合理地选择设计参数。